水库除险加固工程大坝帷幕灌浆施工处理技术应用研究
王海军
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王海军,. 水库除险加固工程大坝帷幕灌浆施工处理技术应用研究[J]. 水资源科学研究,20251. DOI:10.12721/ccn.2025.157003.
摘要: 为进一步落实水库工程除险加固相关技术要求,本文以华南地区某水库项目为例,分析了水库大坝帷幕灌浆施工过程当中所面临的主要技术难点,基于施工准备、钻孔作业、孔壁冲洗、压水试验、封孔灌浆以及质量检验等角度对大坝帷幕灌浆主要施工流程进行了介绍,最后给出了施工过程当中的相关注意事项,以期为有关从业者提供参考。
关键词: 水利工程;除险加固;帷幕灌浆;施工处理
DOI:10.12721/ccn.2025.157003
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引言:帷幕灌浆技术指的是将浆体灌入岩体与土层内部裂隙当中,形成连续性的阻水帷幕,从而减少渗流,降低压力的一种技术手段,在水利工程建设项目当中的应用较为广泛。从业者应充分明确水库大坝帷幕灌浆施工的技术要点与质量保障措施,全面加强施工技术方案的可行性,为落实水库除险加固工程目标提供技术支撑。

1.工程概况

案例项目位于我国华南地区,某镇级行政区交界处,属于较为典型的亚热带与热带季风气候,年均降水量达到1789mm,主要集中于5-8月。区域内受强降水以及热带风暴的影响较为显著,水库大坝的建设与防护压力较大。案例项目周边地形地势较为复杂,交通较为便捷,能够相关施工设备的运输与协调要求。通过对水库坝体状态进行检测过后能够发现,坝体结构存在严重的渗漏风险,亟待采取针对性的工程措施予以加固和修复。按照水库周边地质地貌情况、渗流量变化情况以及岩土层分布情况对相关加固方案进行规划的过程中,选用了帷幕灌浆技术开展施工工作。

2.技术难点

2.1水体冲蚀

在案例项目的施工进程当中,同样面临着一系列难点和挑战。案例项目所在地区处于亚热带季风气候与热带季风气候之间的过渡与交界地带,雨季平均降水量较大,降水强度较为集中,因此水库大坝需要面临的防洪抗涝压力同样较大,针对现有坝体状况进行调研与考察过后发现,部分坝体受到水体冲蚀的影响出现了变形现象,内部整体结构压实度发生变化,渗漏风险不断加大。

2.2土体质量

受到当地地质条件等客观因素的影响,水库坝体建设过程当中多以物理性分散土为主,该类土质占总比的70%以上,而由于其土粒之间的结构整体性较差,容易受到外部环境因素的影响,抗渗透破坏的能力较为有限,容易引发相应的结构性问题[1]。从坝体结构状态来看,其断面部位已出现了较为明显的变形与沉降现象,部分结构已产生了早期的分解预兆,这对于除险加固工程的施工也形成了一定的挑战。

3.大坝帷幕灌浆施工流程

为进一步落实水库大坝除险加固工程的目标要求,提升大坝整体结构强度,需要从实际出发针对帷幕灌浆施工流程以及施工环节进行全面分析,具体流程涵盖了以下几方面内容。

3.1施工准备

作为水库坝体除险加固工程当中的重要组成部分,积极开展帷幕灌浆施工准备工作,对确保工程进度以及工程施工质量具有关键性作用。

首先,施工技术团队应按照设计方案以及施工要求,组织相关力量开展灌浆试验,针对帷幕灌浆施工过程当中应遵循的工艺顺序、浆体配置原则、关键节点的处理要求等相关内容进行全面明确,同时给出书面的帷幕灌浆施工组织方案与施工计划,使后续工作的开展能够具备更加清晰的方向指引。

其次,在施工准备环节,施工团队需要从实际出发,按照预定施工要求与设计方案对灌浆材料、钻机设备、灌浆设备等进行协调与准备,使相关设备的进场能够充分符合现场施工进度要求,同时由监理工程师对原料参数以及设备运行状况进行认证监督。

最后,基础性物料准备工作完成过后,施工团队还需要针对项目内部的管理规范进行进一步完善。为尽可能保障项目现场管理的水平,施工团队应做好技术交底以及安全培训工作,确保工程人员持证上岗,严格遵循相关工作要求与技术规程,使项目的进度更加顺利。

3.2钻孔施工

在帷幕灌浆施工过程当中,针对灌浆孔进行钻进施工这一环节具有关键性作用。施工团队应严格按照现场地质条件状况以及帷幕灌浆工程设计方案针对钻进过程当中的孔斜角度以及钻进深度进行明确控制,案例项目当中,孔位偏差最大允许值为100mm,当孔深≤60m时,应当将孔向偏差控制在1.5%以内,当孔深大于60m时,应当将孔向偏差控制在2.0%以内。施工团队技术人员应当周期性针对灌浆孔钻进情况进行探查,同时将钻孔过程进行明确记录。当偏差大于预期要求时,需要及时进行纠偏,避免给后续施工造成负面影响[2]

3.3孔壁冲洗

在帷幕灌浆钻孔施工过程中,及时针对孔壁乃至孔内进行清洗,有助于清理钻进施工过程当中所产生的土渣碎屑,使孔内异物得到有效清除,使孔内钻进压力得到更加有效地控制,避免发生地质灾害以及相关风险。在洗孔作业的开展过程中,施工人员应当结合现场实际情况对冲洗压力以及冲洗周期进行明确。案例工程当中,将孔壁冲洗压力控制在了灌浆压力的80%,待回水清澈后停止作业,同时由监理团队针对孔内状态进行了相应检测,使冲孔作业目标得到了相应实现。

3.4压水试验

开展压水试验,能够针对坝体岩土层的渗透性能进行测定,使施工团队能够进一步掌握坝体的基本状态,同时为后续灌浆作业的效果评估提供依据。在压水试验的组织与开展过程中,施工团队应当结合现场实际情况以及坝体帷幕灌浆施工设计方案采用五点法进行压水试验,合理调控各点位水压倍率,使灌浆作业的开展流程更加稳定可控。

3.5灌浆封孔

作为帷幕灌浆施工流程当中的核心要素,做好灌浆与封孔作业对提升坝体岩土层的整体性、稳定性与安全性具有重要意义。施工技术团队应当针对不同的结构阶段采取差异化的灌浆策略以及灌浆方法。例如,在覆盖层阶段,可选用循环钻的方式开展灌浆作业,而在基岩段,可主要采用分段灌浆的技术方案进行灌浆作业。在灌浆过程当中,施工团队应当遵循精细化与合理化要求,严格控制射浆管与孔底之间的距离,同时合理调节不同地层阶段的灌浆压力,覆盖层灌浆压力为0.8D,基岩层灌浆压力为2.0D(D为地层厚度)。

灌浆完成过后,可结合现场实际情况采用机械压力法进行封孔作业,将封孔压力控制在1MPa-2MPa之间,同时做好表面捣实处理,强化结构整体性。

3.6质量检验

整体施工环节完成过后,需要组织专业力量开展质量检验工作,监理团队以及验收团队需要分别针对坝体加固状况、浆脉厚度、坝体土层渗透状态等相关指标进行测定,确保其性能符合周边环境特点以及水库大坝除险加固施工要求。

4.施工注意事项

4.1冒浆控制

在帷幕灌浆施工过程中,由于压力调控等因素的影响,可能出现地表冒浆等情况,施工技术人员应及时针对灌浆压力进行降低,同时针对浆体状态的变化情况进行实时观测,并结合实际情况采取增加浓度或对冒浆部位进行封堵等措施进行处理,使注浆作业的开展更加顺利高效[3]

4.2串浆控制

在坝体土层内部,受孔斜、孔深、土层结构以及灌浆压力等因素的影响,可能会在邻孔之间发生串浆现象。因此施工人员可及时采用胶塞针对串浆部位进行封堵,使孔道之间实现有效隔离,减少其对于坝体灌浆施工造成的影响。

4.3浓度控制

施工过程当中,回浆浓度可能会发生一定变化,导致浆体注入率下降,严重影响灌浆施工的质量与效果。因此施工团队应及时针对灌入孔内的浆体进行置换,保障浆体水灰比的一致性,必要时向浆体内部直接加水进行稀释,使灌浆过程更加顺利,保障灌浆时间。

结论:综上所述,在水库除险加固作业的开展过程当中,帷幕灌浆技术发挥着关键性作用。施工团队以及技术人员应充分掌握帷幕灌浆技术的基本流程以及相关要求,强化不同流程之间的有效衔接,使预期加固施工目标得到更好落实。

参考文献:

[1] 刘源. 帷幕灌浆技术在大坝基础防渗工程中的应用[J]. 建设科技,2022(16):102-105.

[2] 商坡. 帷幕灌浆施工技术在水库大坝基础防渗加固处理中的应用[J]. 科学技术创新,2022(26):117-120.

[3] 杨剑. 紧水滩水库大坝帷幕灌浆施工工艺[J]. 河南水利与南水北调,2022,51(5):37-38.